絶対値を含む定積分で表された関数の最小値(A)
★★★☆☆☆☆(共通テスト) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 絶対値を含む定積分で表された関数の最小値(B) (★★★☆☆☆☆(共通テスト))
問題
実数 $t$ に対して $F(t)=\displaystyle\int_0^1|x-t|\,dx$ とする.$F(t)$ を求め,その最小値を求めよ.
(i) $t\leqq 0$ のとき,$0\leqq x\leqq 1$ で $x-t\geqq 0$ であるから
\[ F(t)=\int_0^1(x-t)\,dx=\frac{1}{2}-t \]
(ii) $0<t<1$ のとき
\[ F(t)=\int_0^t(t-x)\,dx+\int_t^1(x-t)\,dx=\frac{t^2}{2}+\frac{(1-t)^2}{2}=t^2-t+\frac{1}{2} \]
(iii) $t\geqq 1$ のとき,$F(t)=\displaystyle\int_0^1(t-x)\,dx=t-\frac{1}{2}$
(i) では $F(t)=\dfrac{1}{2}-t\geqq\dfrac{1}{2}$,(iii) では $F(t)=t-\dfrac{1}{2}\geqq\dfrac{1}{2}$ である.$y=F(t)$ のグラフは下図のようになり,(ii) で $F(t)=\left(t-\dfrac{1}{2}\right)^2+\dfrac{1}{4}$ であるから,$t=\dfrac{1}{2}$ のとき最小値 $\dfrac{1}{4}$
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